CN104329039A - 连续循环阀 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种连续循环阀。主要解决了现有技术中存在的现有常规钻井过程钻杆上卸扣时泥浆循环通道中断被迫停止泥浆的循环的问题。其特征在于：所述的上阀体、下阀体围成的空间内的下阀体内安装有三通阀球，所述阀球直通的两侧围有侧堵托和侧孔托，侧堵托和侧孔托上装有侧组合垫，侧堵托和侧孔托、侧组合垫外部由内环套包围；内环套上开有若干螺纹孔，内环套通过螺纹孔内安装的紧定螺钉分别与侧堵托和侧孔托固定定位；所述的阀球对应的下阀体处开有2个孔，一个孔安装旋转销，转销外有旋钮扣板；另一个孔装有侧循环块，侧循环块与下阀体通过螺钉固定；侧循环块内装有侧堵头。该连续循环阀，能够满足钻井上卸扣过程中的连续循环。
Description
技术领域
本发明涉及石油钻井技术领域中一种循环阀，特别是一种连续循环阀。
背景技术
目前石油钻井技术领域，常规钻井过程中，钻杆连接直通阀，钻杆上卸扣时由于泥浆循环通道中断，被迫停止泥浆的循环，从而给生产过程造成不利的影响，钻井过程存在安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的现有常规钻井过程钻杆上卸扣时泥浆循环通道中断被迫停止泥浆的循环的问题，而提供一种连续循环阀，该连续循环阀，能够满足钻井上卸扣过程中的连续循环，保障钻井过程的安全，实现石油钻井自主装备作业能力。
本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该连续循环阀，包括上阀体、下阀体，上阀体下端外螺纹与下阀体上端内螺纹连接，上阀体、下阀体围成的空间内的下阀体内安装有三通阀球，所述的阀球直通的两侧围有侧堵托和侧孔托，侧堵托和侧孔托上装有侧组合垫，侧堵托和侧孔托、侧组合垫外部由内环套包围；内环套上开有若干螺纹孔，内环套通过螺纹孔内安装紧定螺钉与侧堵托和侧孔托固定定位；所述的阀球对应的下阀体处开有2个孔，一个孔安装旋转销，转销外有旋钮扣板；另一个孔装有侧循环块，侧循环块与下阀体通过螺栓固定；侧循环块内装有侧堵头 ；阀球与上阀体端头间设有调整垫、波形弹簧、波簧托架、顶座、主组合垫，所述的波形弹簧置于波簧托架上。
本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该连续循环阀由于采用上述结构，连续循环阀安装在2柱钻杆之间，钻井时，钻井液通过上部钻杆流经连续循环阀进入下部钻杆，形成一个常规内部循环通路；在接、卸立柱时，将旁通管插入连续循环阀侧循环块内，操作旋转销打开连续循环阀内部的旁通管路同时关闭其上部管路，钻井液通过旁通管流经连续循环阀进入下部钻杆，形成一个旁通内部循环通路。连续循环阀上部钻柱连接完成后, 操作旋转销关闭连续循环阀内部的旁通管路同时打开其上部管路, 钻井液流到原来的通道。 此时,将旁通管拔出、移开。通过连续循环阀2个通路的不断切换,在钻井起下钻过程中实现钻井液的连续循环，保证在上、卸钻杆操作过程中井下压力的稳定，减小或解决由于井下钻井液的中断循环带来的问题。作为一个工具短节，该装置结构紧凑，占用空间小，作业方便，特别适合在钻井中进行普遍推广使用；同时由于该装置的主要工作部件为阀件，密封可靠，所以特别适合在气体钻井中使用。
附图说明：
附图1是本发明的结构示意图；
附图2是附图1中沿A-A线的剖视图；
附图3是附图1中沿B-B线的剖视图；
附图4是附图1中E部分的放大示意图；
附图5是附图1中H部分的放大示意图。
图中：1-上阀体，2-下阀体，3-调整垫，4-波簧托架，5-顶座，6-阀球，7-内环套，8-侧堵托，9-侧孔托，10-侧循环块，11-侧堵头，12-旋钮扣板，13-旋转销，14-紧定螺钉，15-螺钉，16-波形弹簧， 17-矩形圈，18-主组合垫，19-侧组合垫。
具体实施方式：
下面结合附图将对本发明作进一步说明：
附图1结合图2、图3、图4、图5所示，该连续循环阀包括上阀体1、下阀体2，上阀体1下端外螺纹与下阀体2上端内螺纹连接，上阀体1、下阀体2围成的空间内的下阀体2内安装有三通阀球6；所述的阀球直通的两侧围有侧堵托8和侧孔托9，侧堵托8和侧孔托9上装有侧组合垫19，侧堵托8和侧孔托9、侧组合垫19外部由内环套7包围，起到密封阀球的作用，防止连续循环阀内和环空的钻井液互串；内环套7上开有若干螺纹孔，内环套7通过螺纹孔内安装的紧定螺钉14分别与侧堵托8和侧孔托9固定定位，目的是把侧堵托8和侧孔托9压紧在阀球6表面，增加侧堵托8和侧孔托9分别与阀球6之间的预紧力，有助于阀球的密封，同时防止阀球在转动的过程中侧堵托和侧孔托错位；所述的阀球6对应的下阀体处开有2个孔，一个孔安装旋转销13，转销外有旋钮扣板12；另一个孔装有侧循环块10，侧循环块10与下阀体通过螺钉15固定；侧循环块10内装有侧堵头11；侧循环块10用于预紧固定侧孔托旁通管，阀球与上阀体1端头间依次设有调整垫3、波形弹簧16、波簧托架4、顶座5、主组合垫18，所述的波形弹簧16置于波簧托架4上，调整垫3用于调节轴向间隙，进而调节波形弹簧16预紧力；上阀体1、下阀体2间由紧定螺钉14固定；所述的下阀体2分别与上阀体1、顶座5、侧循环块10间、侧循环块10分别与侧堵头11、侧孔托9间装有矩形圈17，目的是加强阀球的密封。
所述的连续循环阀的核心部件为内部阀芯，内部阀芯是一三通阀球，侧堵托和侧孔托围住内部阀球，侧堵托和侧孔托围外部由内环套包围，起到密封阀球的作用，防止连续循环阀内和环空的钻井液互串。通过操作旋转销控制内部阀芯旋转实现连续循环阀流道的切换。
阀芯安装在下阀体中，在内部阀芯对应的下阀体处开有2个孔，一个孔用于安装旋转销，旋转销外有旋钮扣板进行固定；一个孔用于与旁通管连接实现连续循环，孔外有侧循环块用于预紧固定侧孔托。上下阀体两端设计成钻杆扣形式，便于安装使用过程中与钻杆连接。上下阀体之间采用普通长细牙螺纹连接，保证扭矩和强度，在上下阀体连接断面处设计有放松螺纹，防止松动。
该连续循环阀安装过程为：首先把侧组合垫安装在侧堵托和侧孔托上，然后将安装完组合密封的侧堵托和侧孔托分别对应在阀球直通的两侧，安装过程中，阀球的旁通侧口朝下。然后把组合在一起的阀球对应放入内环套内，在放入内环套的过程中要注意侧堵托、侧孔托和阀球的操作旋转端要与内环套的相应位置对正，防止阀球错位。放入后在内环套的螺纹孔内安装螺钉对侧堵托和侧孔托进行定位固定，防止阀球在转动的过程中侧堵托和侧孔托错位，至此连续循环阀的阀芯组装完成；将托架和主组合垫放入下阀体内，然后将组装完成的阀芯放入下阀体内。然后在阀芯上部一次安装主组合垫、托架、顶座、相应数量的预紧弹簧、调整垫。安装完毕后将上下阀体连接，并安装放松螺栓。上下阀体安装完成后将旋转销放入下阀体的旋转侧口内并与阀球相连以驱动阀球做相应的转动。然后将带有限位功能的旋钮扣板安装在下阀体上并以螺栓进行固定；将矩形圈从循环侧口放入侧孔托内，然后安装了密封的侧循环块放入下阀体的循环侧口内并以螺栓固定。固定完毕后将侧堵头安装到侧循环块内。至此连续循环阀整体组装完成。
连续循环开关动作原理：正常情况下，连续循环阀接在2柱钻杆之间，连续循环阀的阀球的2个直通通路与阀体平行，阀球的侧口通路由侧堵托及密封件密封住。此状态下下阀体侧口由侧堵头堵住，防止环空钻井液的侵蚀。
当一个单根或立柱钻进完成后需要接单根或立柱时，卸掉侧堵头，安装连续循环阀抱卡总成。连接完成后，转动旋转销900，转动完成后，阀球的侧口通路旋转到朝下的位置，而连续循环阀的上通路将被封住。实现从侧口朝下的钻井液通路，在这个过程中钻井液一直处于连续循环未间断状态。
完成由直通通路到侧口通路的转换后进行接单根或立柱作业。接完后转动旋转销900，阀球回到直通通路状态，此时卸掉抱卡总成，安装侧堵头，继续进行钻井作业。
应用该连续循环阀气举后不间断循环操作过程为：
当下钻到底完成气举，循环1小时后，开始进行不间断循环试验，确认各阀门处于正确的位置，开始对工具及阀门进行以下操作：
1）使用液压大钳将不间断循环阀与下部钻具进行连接，旋紧上短接与本体处扣，将上部钻具与上短接进行连接。
2）将测堵头卸掉，连接测循环管线。
3）确认完成以上操作后，开始按照常规氮气钻井循环操作程序进行循环，循环压力3MPa，时间5min，检查工具有无渗漏。
3）如工具无渗漏，开始进行不间断循环功能性试验。
4）打开旁通控制阀和井口主控阀，观察井口压力表压力是否正常。
5）打开钻具放空阀和设备放空阀，使用旋钮扳手调整工具为测循环工作状态。观察1min，检查工具有无渗漏。
6）如工具无渗漏，逐步关闭主控阀和设备放空阀。开始进行循环试验，试验5min，检查工具有无渗漏。
7）如工具无渗漏，开始切换到正常氮气循环状态。
8）打开主控阀，关闭钻具放空阀。使用旋钮扳手调整工具为直通循环工作状态。
9）关闭井口主控阀，打开井口泄压阀，待压力完全卸掉后，开始拆卸测循环管线，并将侧堵头安装上。
10）关闭旁通控制阀，打开井口主控阀将管线内压力卸掉。
11）循环完成后使用液压大钳将不间断循环阀卸掉。完成不间断循环试验。
Claims (3)
1.一种连续循环阀，包括上阀体（1）、下阀体（2），上阀体（1）下端外螺纹与下阀体（2）上端内螺纹连接，其特征在于：所述的上阀体（1）、下阀体（2）围成的空间内的下阀体（2）内安装有三通阀球（6），所述阀球直通的两侧围有侧堵托（8）和侧孔托（9），侧堵托（8）和侧孔托（9）上装有侧组合垫（19），侧堵托（8）和侧孔托（9）、侧组合垫（19）外部由内环套（7）包围；内环套（7）上开有若干螺纹孔，内环套（7）通过螺纹孔内安装的紧定螺钉（14）分别与侧堵托（8）和侧孔托（9）固定定位；所述的阀球（6）对应的下阀体处开有2个孔，一个孔安装旋转销（13），转销外有旋钮扣板（12）；另一个孔装有侧循环块（10），侧循环块（10）与下阀体通过螺钉（15）固定；侧循环块（10）内装有侧堵头（11）；阀球与上阀体（1）端头间依次设有调整垫（3）、波形弹簧（16）、波簧托架（4）、顶座（5）、主组合垫（18），所述的波形弹簧（16）置于波簧托架（4）上。
2.根据权利要求1所述的一种连续循环阀，其特征在于：所述的下阀体（2）分别与上阀体（1）、顶座（5）、侧循环块（10）间、侧循环块（10）分别与侧堵头（11）、侧孔托（9）间装有矩形圈（17）。
3.根据权利要求1所述的一种连续循环阀，其特征在于：所述的上阀体（1）、下阀体（2）间由紧定螺钉（14）固定。
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